【正文】 第4章 結(jié)論本文所設(shè)計(jì)的連續(xù)梁橋懸臂施工掛籃以48m+80m+48m的三跨連續(xù)梁為工程背景，設(shè)計(jì)過程遵循“根據(jù)橋梁施工圖及相關(guān)規(guī)范初擬結(jié)構(gòu)布置形式及相應(yīng)尺寸—荷載計(jì)算—建模計(jì)算分析或簡(jiǎn)單手算—根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)所擬定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改、完善—再次檢算”的設(shè)計(jì)思路，經(jīng)過多次試算，確定最終的設(shè)計(jì)方案，并且所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性方面全都滿足了規(guī)范要求，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度運(yùn)用比較充分，滿足了安全、經(jīng)濟(jì)、適用以及拆裝方便的設(shè)計(jì)原則，初步達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。掛籃的計(jì)算模型本身是模擬計(jì)算，雖然可以通過軟件近似模擬，且都能滿足工程要求，但是距實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力還是有一些差距，在以后的學(xué)習(xí)工作中應(yīng)該注重模型的建立要接近真實(shí)的受力情況，并且要嘗試通過多種方式建立不同的計(jì)算模型來驗(yàn)證同一結(jié)果，不但要保證計(jì)算的準(zhǔn)確性，還要總結(jié)出相關(guān)模型各自的優(yōu)劣，便于以后直接確立正確的計(jì)算模型。同時(shí)，由于時(shí)間的限制和本人相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的缺乏，雖然已掌握了掛籃的構(gòu)造以及工作原理，設(shè)計(jì)出來了掛籃的結(jié)構(gòu)，但是掛籃結(jié)構(gòu)許多細(xì)部構(gòu)造沒能全部都設(shè)計(jì)計(jì)算出來，比如掛籃主桁結(jié)構(gòu)的走行系統(tǒng)，以及各個(gè)細(xì)部的連接。而且在計(jì)算過程中也做了很多的簡(jiǎn)化，對(duì)于梁梁之間的連接，多數(shù)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁；沒有考慮橫向風(fēng)荷載的作用；縱向風(fēng)荷載的作用直接設(shè)置抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)而忽略計(jì)算。這樣的簡(jiǎn)化雖然會(huì)使計(jì)算的強(qiáng)度偏大，設(shè)計(jì)偏安全，但是也容易使設(shè)計(jì)尺寸過大，造成材料的浪費(fèi)，實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)提高生產(chǎn)成本。參考文獻(xiàn)[1],《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[S]．[2]《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[S]．[3]《鐵路橋涵施工規(guī)范》[S]．[4] GB500172003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].[5] TZ2132005,《客運(yùn)專線鐵路橋涵施工技術(shù)指南》[S]．[6] JTJ0412000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》[S]．[7] 張志國(guó)，張慶芳．鋼結(jié)構(gòu)（2版）[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.[8] 葛俊穎．橋梁工程（上）[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.[9] 向敏．橋梁工程（下）[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.[10] 李廉錕．結(jié)構(gòu)力學(xué)（4版） [M]．北京：高等教育出版社，2004.[11] 容新．橋梁菱形掛籃設(shè)計(jì)與施工[J]．黑龍江交通科技出版社，2008.[12] 孫訓(xùn)方，方孝淑，關(guān)來泰．材料力學(xué) [M]．北京：高等教育出版社，2002.[13] 陳偉，李明．橋梁施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，2002.致 謝經(jīng)過半年的不懈努力，我終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此我要特別的感謝葛俊穎老師，從最初的定題，到搜集資料、調(diào)查、寫作、修改，到最后論文定稿，葛俊穎老師為我開括研究思路、精心點(diǎn)撥、熱枕鼓勵(lì)，給予了我耐心的指導(dǎo)與無私的幫助，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我不僅加固了自己的專業(yè)知識(shí)，更學(xué)到了很多新的東西，對(duì)Midas、Tekla structures等軟件也有了更多的了解與應(yīng)用，葛老師對(duì)掛籃系統(tǒng)的講解更是讓我受益匪淺，我向葛俊穎老師表示真摯的感謝。此外，還要感謝在這四年中所有幫助過我的老師和同學(xué)，在這一路上，是他們一直陪伴我，是他們?cè)谖矣龅嚼щy挫折的時(shí)候向我伸出了援助之手，是他們一直從背后默默支持著我，在此，我向他們表示由衷的感謝。最后還要感謝我最親愛的鐵道大學(xué)，在這個(gè)教書育人的地方，將是我一生懷念的地方。附錄A外文翻譯風(fēng)鐵路車輛—橋梁荷載系統(tǒng)的動(dòng)力效應(yīng)摘要 這篇文章介紹了一個(gè)用于研究風(fēng)鐵路車輛—橋梁荷載系統(tǒng)的動(dòng)力效應(yīng)分析模型，把風(fēng)、鐵路車輛和橋建模為耦合振動(dòng)系統(tǒng)。這個(gè)分析模型考慮到風(fēng)鐵路車輛—橋梁荷載系統(tǒng)中的很多特殊問題，其中包括在風(fēng)和橋梁中流體與固體的相互作用、車輛與橋梁中固體接觸、作用在車和橋梁上的隨機(jī)風(fēng)、由于車輛移動(dòng)和作用在車輛上風(fēng)荷載的影響使這個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)變化。這些風(fēng)、車輛、橋模型把風(fēng)簡(jiǎn)化為脈動(dòng)風(fēng)、把車輛建模為質(zhì)量彈簧阻尼器系統(tǒng)、橋梁用有限元模型來表示。風(fēng)和橋梁之間的相互作用與那些考慮在用于大跨度橋梁的傳統(tǒng)抖振分析作用類似。考慮到在測(cè)量橋梁上移動(dòng)車輛周圍的空氣動(dòng)力系數(shù)的困難，采用余弦規(guī)則考慮偏航角效應(yīng)和用工程應(yīng)用來推到作用在移動(dòng)車輛風(fēng)力的表達(dá)式。為了考慮風(fēng)荷載的相互影響，我們使用了一個(gè)復(fù)合截面模型試驗(yàn)和特殊設(shè)計(jì)的測(cè)速裝置分別測(cè)量了車輛和橋梁的氣動(dòng)參數(shù)。車輛和橋梁之間的動(dòng)力相互作用取決于橋梁上汽車輪子和鐵軌之間的幾何和力學(xué)關(guān)系。那WVB系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程隨著非線性迭代過程而派生并且解決。在中國(guó)一個(gè)斜拉橋最終作為一個(gè)數(shù)值例子來演示那WVB系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)交換作用。結(jié)果表明該模型有效的模擬了作用在鐵路車輛和橋梁上風(fēng)的影響。 關(guān)鍵字：風(fēng)車輛橋系統(tǒng)、氣動(dòng)參數(shù)、時(shí)域分析、斜拉橋、動(dòng)態(tài)交互 移動(dòng)車輛和橋梁之間的耦合振動(dòng)是由于軌道的不平順引起的。傳入風(fēng)的隨機(jī)組成引誘橋梁的靜態(tài)和沖擊響應(yīng)。在橫風(fēng)作用下，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的風(fēng)荷載也作用在橋梁上移動(dòng)的車輛。因?yàn)殍F路車輛的大小是與斜拉橋甲板的大小相兼容的，所以由于橋甲板的存在作用在車輛上的風(fēng)荷載也會(huì)受影響。考慮到作用在橋甲板的某段上的風(fēng)荷載是隨著車輛的到來或離開而變化的，風(fēng)荷載的分布和車輛質(zhì)量的分布也沿著橋甲板而不同。因此一個(gè)WVB系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)。所有的上述事項(xiàng) 代表WVB系統(tǒng)特色。 世界各地不時(shí)的報(bào)道由于風(fēng)引起的鐵路車輛事故。例如自從日本在1872年開始運(yùn)輸服務(wù)至今已有29起由于風(fēng)引起的鐵路車輛事故。在中國(guó)，蘭新鐵路自1959年至今已發(fā)生大約10起由于橫風(fēng)引起的交通事故，在2003年它又由于強(qiáng)風(fēng)作用導(dǎo)致國(guó)家直接損失3500萬美元 ，同年它也被封了。在英國(guó)，據(jù)報(bào)道在2000年十月國(guó)家規(guī)定在41m/s的大風(fēng)時(shí)禁止告訴列車運(yùn)行。當(dāng)前快速發(fā)展的交通系統(tǒng)需要更大跨度的橋梁和更快的車速，這就不可避免的增加了受到強(qiáng)勁側(cè)風(fēng)的車輛潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因此，我們有必要給予WVB系統(tǒng)耦合振動(dòng)足夠的關(guān)注同時(shí)也有必要確保車輛和橋梁的安全和正常工作性能。 我們已經(jīng)深入廣泛的研究了風(fēng)和橋之間的相互作用。很早以前就已經(jīng)開始做有關(guān)風(fēng)和橋相互作用的實(shí)驗(yàn)。應(yīng)經(jīng)開發(fā)了很多用于研究鐵路車輛的分析模型。風(fēng)和路面上的車輛之間的相互作用的調(diào)查往往是通過理論分析或計(jì)算流體力學(xué)模擬或風(fēng)動(dòng)模型試驗(yàn)。然而，有關(guān)WVB耦合系統(tǒng)的報(bào)告很少公開可用。戴安娜研究了平順風(fēng)作用在沿著橋移動(dòng)的車輛上情況。郭XX等人雖然在車橋分析中考慮了隨機(jī)風(fēng)影響，但是忽略了橋甲板的自持力和車輛和橋梁之間的動(dòng)力影響。葛在車橋分析中考慮了車輛與橋梁之間的空氣動(dòng)力影響，但是忽略了自持力和相關(guān)的隨機(jī)風(fēng)的影響。許XX 等人分析了在側(cè)風(fēng)作用下當(dāng)列車駛進(jìn)橋面時(shí)一個(gè)長(zhǎng)連續(xù)的動(dòng)力效應(yīng)，但沒有考慮風(fēng)和車輛的相互作用。許XX、郭XX、和蔡XX提出了一個(gè)在側(cè)風(fēng)作用下用于對(duì)車輛和大跨徑橋梁動(dòng)態(tài)分析的框架。這里介紹了一個(gè)用于研究WVB系統(tǒng)的動(dòng)力效應(yīng)分析模型，把風(fēng)、鐵路車輛和橋建模為耦合振動(dòng)系統(tǒng)。這個(gè)分析模型考慮到風(fēng)鐵路車輛—橋梁荷載系統(tǒng)中的很多特殊問題，其中包括在風(fēng)和橋梁中流體與固體的相互作用、車輛與橋梁中固體接觸、作用在車和橋梁上的隨機(jī)風(fēng)、由于車輛移動(dòng)和作用在車輛上風(fēng)荷載的影響使這個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)變化。這些風(fēng)、車輛、橋模型把風(fēng)簡(jiǎn)化為脈動(dòng)風(fēng)、把車輛建模為質(zhì)量彈簧阻尼器系統(tǒng)、橋梁用有限元模型來表示。風(fēng)和橋梁之間的相互作用與那些考慮在用于大跨度橋梁的傳統(tǒng)抖振分析作用類似?？紤]到在測(cè)量橋梁上移動(dòng)車輛周圍的空氣動(dòng)力系數(shù)的困難，采用余弦規(guī)則考慮偏航角效應(yīng)和用工程應(yīng)用來推到作用在移動(dòng)車輛風(fēng)力的表達(dá)式。為了考慮風(fēng)荷載的相互影響，我們使用了一個(gè)復(fù)合截面模型試驗(yàn)和特殊設(shè)計(jì)的測(cè)速裝置分別測(cè)量了車輛和橋梁的氣動(dòng)參數(shù)。車輛和橋梁之間的動(dòng)力相互作用取決于橋梁上汽車輪子和鐵軌之間的幾何和力學(xué)關(guān)系。那WVB系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程隨著非線性迭代過程而派生并且解決。在中國(guó)一個(gè)斜拉橋最終作為一個(gè)數(shù)值例子來演示那WVB系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)交換作用。結(jié)果表明該模型有效的模擬了作用在鐵路車輛和橋梁上風(fēng)的影響。 隨機(jī)風(fēng)速場(chǎng)風(fēng)速波動(dòng)是對(duì)WVB系統(tǒng)的一種激發(fā)。隨機(jī)風(fēng)速場(chǎng)被視為平穩(wěn)高斯隨機(jī)過程，它可以用風(fēng)譜表示方法來模擬。光譜表示方法是理論上最理想的方法。然而，對(duì)于大規(guī)模結(jié)構(gòu)(如斜拉橋)則需要在很多點(diǎn)模擬大量的不同時(shí)期的風(fēng)速，這就使算法成為難點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)大跨度橋梁(如下圖1)來說要模擬的風(fēng)流為了整個(gè)橋跨和塔門的高度應(yīng)該包括橋面的長(zhǎng)度。因此在很多點(diǎn)許多風(fēng)速時(shí)間系列需要模擬。由于計(jì)算量太大所以不便用于譜便是方法。為了工程應(yīng)用，打跨度橋梁的三維相關(guān)隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)可以簡(jiǎn)化為沿著橋塔和橋面的許多一維獨(dú)立的風(fēng)場(chǎng)這些隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)可以視為獨(dú)立的一維多元隨機(jī)過程，他可以用普表示方法計(jì)算有效的模擬。 一維多元高斯過程的樣本可以使用一下公式來模擬：這里j=1,2,….,n n是橋上模擬點(diǎn)的數(shù)目； N是頻率間隔的數(shù)量，通常是一個(gè)足夠大的整數(shù)； △w是頻率間隔，△w=Wu/N； Ml是一組獨(dú)立的隨機(jī)相位角度，以1/2π的間隔均勻分布于0到2 π之間； Wml是雙索引的頻率，； Wu 是上層截至頻率； Hjm是三角矩陣的一個(gè)元素，它是由多元高斯過程中的交叉密度矩 陣的克列斯基的分解而獲得的； Fi（t）是隨機(jī)風(fēng)速歷史的樣本，它是用來確定每一時(shí)間段作用車輛和橋面上風(fēng)荷載的情況的。FFT技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高計(jì)算效率。當(dāng)一座長(zhǎng)斜拉橋的橋面幾乎是在同一高度并且橋周圍的地形特征基本相同時(shí)，就可以假定平均風(fēng)速和風(fēng)譜沿著橋是均勻分布的。在這種情況下，通過把克列斯基分解的顯式表達(dá)應(yīng)用于交叉密度矩陣可以相對(duì)較快的模擬沿橋面的風(fēng)速場(chǎng)。 鐵路車輛的建模一輛火車通常由幾個(gè)機(jī)車和車廂組成。所有的機(jī)車和車廂可以用質(zhì)量彈簧阻尼器系統(tǒng)來模擬見圖2(如4軸車輛)。其中主要的組件可以視為理想的剛體。這些剛體之間用彈簧和阻尼器彼此連接。這個(gè)彈簧代表這車輛系統(tǒng)的靈活性，阻尼器是用來模擬耗能設(shè)備例如橡膠墊和減震器。一個(gè)四軸車輛可以分為七個(gè)剛體，如圖2所示，也就是一個(gè)車身、兩個(gè)轉(zhuǎn)向架和四個(gè)輪組。在這項(xiàng)研究中，假定車輛在沒有出軌情況下沿著一條直軌以一個(gè)恒定的速度前進(jìn)。對(duì)于每個(gè)剛體，可以忽略運(yùn)行方向上的自由度。因此，每個(gè)車輛的車身和轉(zhuǎn)向架就有固定的五個(gè)自由度：橫向運(yùn)動(dòng)、漂浮、軋制、偏行和顛動(dòng)。在沒有脫軌的情況下，在任何時(shí)間輪組應(yīng)與車軌緊密接觸。附錄B’56